雙足機器人的研究一直處于國內(nèi)外機器人研究領(lǐng)域的熱點之中,同其它類型機器人相比,雙足機器人具有直立行走、自由度高、動作靈活等優(yōu)勢。但由于雙足機器人自身結(jié)構(gòu)設(shè)計的局限性,其步態(tài)穩(wěn)定性差,對外界環(huán)境敏感度高,尤其在外部大擾動作用下,雙足機器人系統(tǒng)穩(wěn)定性迅速變差,極易發(fā)生摔倒。因此,如何在外部大擾動作用下,保持其良好的穩(wěn)定快速恢復能力是目前雙足機器人研究領(lǐng)域亟需解決的關(guān)鍵問題。針對雙足機器人在大擾動下難以恢復穩(wěn)定的問題,本文擬借鑒人類在大擾動作用下的步態(tài)調(diào)整方法,通過人體受擾恢復過程中運動特征的準確刻畫,有效分析人體受擾后的穩(wěn)定恢復控制策略,建立大擾動作用下人體步行恢復過程的解析仿真平臺,為雙足機器人大擾動下的控制策略制定提供新的理論分析基礎(chǔ)。本論文主要研究工作如下:第一,針對雙足機器人在大擾動下的快速穩(wěn)定刻畫問題,以人體大擾動步行為研究對象,建立了人體受擾后的穩(wěn)定感知預測模型。鑒于人體復雜的生理組織結(jié)構(gòu)、靈敏的感知與調(diào)控體系,基于大擾動下人體穩(wěn)定感知的快速刻畫,對人體各組成部分進行理想化假設(shè),建立了人體質(zhì)心處的3D-LIP點足模型;在此基礎(chǔ)上,通過運動捕獲點理論的引入,實現(xiàn)了任一狀態(tài)下模型捕...

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 雙足機器人研究概況分析
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 雙足機器人擾動恢復研究現(xiàn)狀
    1.4 人體擾動恢復研究現(xiàn)狀
    1.5 本文主要研究內(nèi)容
第2章 人體步行穩(wěn)定捕獲的理論基礎(chǔ)
    2.1 引言
    2.2 3D-LIP點足系統(tǒng)模型的構(gòu)建
        2.2.1 3D-LIP
        2.2.2 3D-LIP點足模型的建立
    2.3 人體步行運動捕獲分析
        2.3.1 運動捕獲分析
        2.3.2 雙足步行系統(tǒng)的穩(wěn)定捕獲性
        2.3.3 捕獲區(qū)域
    2.4 雙足系統(tǒng)捕獲點動力學分析
        2.4.1 雙足系統(tǒng)模型的無量綱化
        2.4.2 捕獲點分析
        2.4.3 捕獲點動力學分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 基于足部定位的運動穩(wěn)定捕獲預測與控制
    3.1 引言
    3.2 基于模型動力學分析的穩(wěn)定捕獲域的建立
        3.2.1 3D-LIP點足模型的動力學分析
        3.2.2 模型任一狀態(tài)下的穩(wěn)定捕獲域預測
    3.3 理想穩(wěn)定行走步態(tài)的控制實現(xiàn)
        3.3.1 理想穩(wěn)定行走步態(tài)
        3.3.2 理想穩(wěn)定步態(tài)控制實現(xiàn)
    3.4 基于足部定位控制的穩(wěn)定步行
        3.4.1 動態(tài)足部定位控制器設(shè)計
        3.4.2 仿真結(jié)果分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于雙擺腿模型的人體步行無差穩(wěn)定控制
    4.1 引言
    4.2 人體行走分析
        4.2.1 人體步態(tài)周期分析
        4.2.2 步態(tài)特征分析
    4.3 雙擺腿模型
        4.3.1 模型描述
        4.3.2 模型動力學分析
    4.4 離散LQR控制器設(shè)計
        4.4.1 離散LQR控制理論
        4.4.2 離散LQR控制器設(shè)計
    4.5 仿真結(jié)果分析
        4.5.1 3D-LIP點足模型同雙擺腿模型對比分析
        4.5.2 雙擺腿模型受擾恢復仿真分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 人體大擾動下的步行恢復調(diào)整分析
    5.1 引言
    5.2 基于Noitom的實驗數(shù)據(jù)采集與預處理
        5.2.1 運動捕獲實驗準備
        5.2.2 運動捕獲實驗對象與流程
        5.2.3 運動捕獲實驗數(shù)據(jù)預處理
    5.3 人體與雙擺腿模型的擾動恢復一致性分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間承擔的科研任務(wù)與主要成果
致謝



本文編號：3837256